快科技10月16日消息,據媒體(ti) 報道,近日,國防科技大學南湖之光實驗室聯合多家單位科研團隊,基於(yu) 空芯光纖成功實現2kW高功率激光在2.45公裏超長距離下的全光纖化高效、穩定傳(chuan) 輸。這標誌著高功率、遠程傳(chuan) 能空芯光纖技術正式從(cong) 原理探索邁入工程應用新階段。
近年來,高功率激光的柔性遠距離傳(chuan) 輸需求持續增長。然而,傳(chuan) 統實芯光纖的傳(chuan) 輸能力在高功率條件下嚴(yan) 重受限:輸出功率為(wei) 5kW時,傳(chuan) 輸距離僅(jin) 約20米;而一旦功率提升至8kW,傳(chuan) 輸距離更急劇縮短至3米,遠無法滿足實際工業(ye) 應用的要求。
與(yu) 實芯光纖相比,空芯光纖具備低時延、低損耗和非線性係數低等顯著優(you) 勢。但現有空芯光纖高功率激光傳(chuan) 輸係統多依賴透鏡等自由空間光學元件,容易受到外界環境幹擾,係統穩定性較差。因此,發展全光纖化耦合技術,成為(wei) 構建穩定、緊湊且實用化空芯光纖激光係統的關(guan) 鍵路徑。
為(wei) 實現真正穩定高效的全光纖係統,研究團隊專(zhuan) 門設計了與(yu) 實芯光纖模場相匹配的五管雙嵌套反諧振空芯光纖,通過仿真優(you) 化確定了最優(you) 結構參數,並成功拉製出超低損耗空芯光纖。
團隊攻克了石英光纖與(yu) 空芯光纖的低損耗熔接、模場匹配以及高功率光纖端帽等關(guan) 鍵技術瓶頸,在國際上首次實現全光纖結構的空芯光纖高功率激光遠距離傳(chuan) 輸。輸出激光保持近衍射極限的光束質量,傳(chuan) 輸功率與(yu) 距離均達到全球最高水平。
相較於(yu) 傳(chuan) 統實芯光纖,超低損耗空芯光纖將有效柔性傳(chuan) 輸距離提升了兩(liang) 個(ge) 數量級,為(wei) 工業(ye) 領域遠距離激光柔性傳(chuan) 輸的工程化應用提供了關(guan) 鍵技術支撐,具有廣闊的應用前景。
例如,在工業(ye) 加工中,麵對某些高危作業(ye) 環境,遠程激光柔性傳(chuan) 輸技術能擴大工作人員與(yu) 加工區域的安全距離,顯著提升操作安全性;在科研領域,空芯光纖還可利用輻射壓力實現粒子的捕獲與(yu) 加速,為(wei) 在公裏級尺度構建新型“飛行粒子傳(chuan) 感器”開辟可能。
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